Co se vlastně skrývá v útrobách Favky? Svítící bakterie, virtuální realita nebo chytrá okna; tento článek tě přesvědčí, že moderní věda v praxi je velmi zajímavá a pro někoho nepodstatná teorie má nespočet důležitých aplikací.
Mechanika nekončí Newtonem
Z výuky fyziky na střední škole můžeš nabýt dojmu, že mechanika je jen o tahání vozíku, počítání práce a chytání jablek padajících ze stromu. Omyl!
Ve výzkumných laboratořích na Favce najdeš například biomechanickou laboratoř určenou ke zkoumání vlastností tkání. Laboratoř spolupracuje s Fakultní nemocnicí Motol či Biomedicínským centrem v Plzni. Tato centra zásobují v rámci výzkumu laboratoř vzorky z lidského, případně prasečího těla. Hlavní roli v laboratoři hraje tzv. trhačka umožňující uchycení vzorku ze čtyř stran. Vzorek je za pomoci elektromotorů podle potřeb natahován, následně je měřen a kamerou je pozorován – to vše za účelem stanovení mechanických vlastností vzorku a případně jeho poškození.
V praxi se přístroj snaží napodobit prostředí lidského těla a může například zkoumat, zda srdeční chlopeň určená k transplantaci může být použitelná i po pěti letech, aniž by ztrácela potřebné vlastnosti.
Obr mezi trhačkami je pak umístěn o několik pater níže. Na té se testují veškeré myslitelné vlastnosti moderních, kompozitních materiálů. Desítky přetržených vzorků vědcům umožní získat potřebné informace o nových, dosud netestovaných materiálech. Zařízení je umístěno na odpružené desce, která ho izoluje od zbytku podlahy. Tak se zabraňuje šíření rázových vln při přetrhnutí vzorku do okolních laboratoří s citlivými mikroskopy a váhami. Mimochodem, ze stejného důvodu je také tramvajové těleso procházející kolem Favky dvojitě odpruženo.Laboratoř je také vybavena zařízeními pro měření vibrací; od klasických snímačů, přes akustickou kameru po laserový vibrometr, díky kterému je možné měřit vibrace na libovolně malém objektu z velké vzdálenosti, případně i pod napětím. S podobnými měřeními se studenti mohou setkat už během bakalářského studia například v rámci předmětu Experimentální mechanika.
Virtuální realita „na vlastní kůži“
Katedra informatiky a výpočetní techniky se mimo jiné zabývá dnes velmi populárním odvětvím počítačové grafiky – virtuální realitou (VR). K tomu má také uzpůsobenu laboratoř s brýlemi a jiným vybavením pro VR, která slouží především studentům pro vývoj aplikací ve VR při fakultních projektech a kvalifikačních pracích. V laboratoři je možné si vyzkoušet nejen VR počítačovou hru, kterou plně vyvinul tým studentů FAV a Fakulty designu a umění Ladislava Sutnara, ale také virtuální pískoviště, na němž přehrabováním písku uživatel mění jeho barvu od modré (moře) po zelenou a hnědou (hory). Výbavu je také možné studentům půjčit domů, což se osvědčilo především v dobách covidových. Zařízení studenti používali také pro názornou představu trojrozměrných geometrických problémů s pomocí výukové aplikace taktéž z dílny FAV.Jedním z projektů, na kterých se fakulta podílí, je vytvoření libovolného (virtuálního) prostředí pro fyzioterapeutické cvičení, jež by pacient mohl provádět z pohodlí domova a při němž by systém kontroloval, zda jsou cviky prováděny správně.
Laboratoř, která drží tvé nervy na uzdě
V oblasti fyzioterapie pracuje i laboratoř neuroinformatiky, podílí se totiž na vývoji rehabilitačního robota. Skrze robota pacient například ovládá kuličku ve VR a snaží se ji držet na stanovené trajektorii. Pomocí měřených signálů z mozku pak robot vyhodnocuje, jak moc se pacient snaží, a adekvátně mu pomáhá, aby jeho snahu odměnil a podpořil ho v procvičování motoriky.
Možná budeš znát i další vychytávku z dílny neurolaboratoře: Smart train. Jedná se o modelové kolejiště, jehož provoz je řízen neurologickými signály z mozku. Ty se snímají čepicí s čidly a pro rozpohybování lokomotivy je nutné projevit určitou míru soustředění. Pokud se budeš soustředit opravdu pekelně, rozezníš i lokomotivní píšťalu. Laboratoř plánuje za pomoci studentů implementaci i dalších funkcí, například přestavování výhybek, zprovoznění světelné signalizace apod.
V neposlední řadě se vědci zabývají také vlivem určitých zvuků na pacienty s poruchou autistického spektra. K tomu jim také slouží zvukotěsná komora v prostorách laboratoře. Z experimentů se totiž ukázalo, že například zvuk ladičky u takových pacientů zvyšuje úroveň meditace mozku.
Kyberneti mají svůj „skleník“
V pátém podlaží Favky najdeš tzv. skleník, ukázkovou místnost zařízení sestrojených kybernety. Zpozorovat tam můžeš například robotického lachtana – robota, jenž pomocí zpětné vazby udržuje míč na špičce jehly.Katedra kybernetiky se také zabývá vývojem prostředků pro neslyšící. Kromě automatického titulkování na obrazovkách České televize také pracují na vytváření digitálního avatara, který by s pacientem „mluvil“ znakovou řečí. K tomu používají stejnou technologii, která se používá ve v hollywoodských filmech – na figuranta se nalepí referenční body a soustava kamer snímá jeho pohyb v místnosti.
Smart bakterie a robot provazochodec
V útrobách budovy také sídlí biokybernetická laboratoř, která učí bakterie reagovat na výskyt nějakého markeru, například se bakterie „rozsvítí“ při kontaktu s rakovinnou buňkou ve vzorku krve. Vzniká tak jednoduchá diagnostická metoda pro odhalení potenciálně závažných problémů. I takové mohou být aplikace kybernetických systémů.
Kyberneti vyvíjí také prototyp robota, který se umí pohybovat po drátu vysokého napětí a pomáhá k diagnostice drátu. Operátor může vedení pozorovat pomocí kamer na dálku, v případě, že robotu dojde „šťáva“, dokáže se k vedení připojit a dobít se.
V neposlední řadě se na Favce zrodila dobíjecí stanice pro drony, která dovolí nepřetržité nasazení dronů v terénu. Při vybití akumulátoru dronu si dron doletí ke stanici akumulátor vyměnit, stanice výměnu automaticky provede a během nasazení dronu v akci akumulátor opět dobije. Výhledově by tato vychytávka mohla být velmi prospěšná například při monitorování lesních požárů.
Chytrá okna a bystrozraký mikroskop
Katedra fyziky se pyšní výzkumem tenkovrstevných materiálů. V laboratořích fyzici zkoumají vrstvy tenké třeba jen deset nanometrů. Ty se mohou používat například pro supertvrdé povrchy řezných nástrojů, antivirové povrchy, velmi zajímavý je však výzkum tzv. „chytrých oken“. Jedná se o vrstvu, ultratenkou fólii, kterou je skleněná tabule potažena. Ta od určité teploty odráží tepelnou složku slunečního svitu a snižuje tak teplotu v místnosti. Oddělení tenkovrstevných materiálů se na tomto výzkumu podílí jako jediné pracoviště z ČR v rámci konsorcia osmi pracovišť z celého světa.
V laboratořích najdeš také elektronový mikroskop s 300000násobným přiblížením, kterému neuniknou ani částice o velikostech v řádu nanometrů. Přístroje také dokážou poznat chemické složení látky nebo její krystalovou strukturu pomocí rentgenových paprsků. Tyto drahé, moderní přístroje mohou využít i studenti pro své kvalifikační práce.
Co se ukrývá na střeše?
Ani posledním patrem budovy nekončí zajímavosti, které Favka nabízí. Na střeše se totiž nachází permanentní stanice globálního navigačního satelitního systému (GNSS). Ta každou sekundu zaznamenává svou velmi přesnou polohu, určenou za pomoci družic a statistických výpočtů. Následně pomáhá zeměměřičům v okolí zaměřit přesnější výsledky jejich GNSS přijímači.
Pokud bys měl zájem některou z laboratoří v arsenálu Favky využít například pro diplomku, kontaktuj svého vedoucího práce nebo příslušnou katedru.
